Версия для слабовидящих
Химики сложили пирамидан из германия Печать Email
Новости об инновациях
01.03.2016

Международная группа химиков под руководством Владимира Минкина (Южный Федеральный Университет, Ростов-на-Дону), Владимира Ли и Акиры Секигути (Университет Цукубы, Япония) впервые синтезировала серию пирамиданов, содержащих в своем составе атомы германия, кремния, олова и свинца. Этот класс соединений обладает уникальной структурой и, несмотря на теоретически предсказанную стабильность, до последних лет не был экспериментально получен. Полученные пирамиданы могут выступать в роли чрезвычайно активных источников атомов металлов в органическом синтезе, однако их активность еще предстоит изучить. Исследование опубликовано в журнале Organometallics, кратко о нем сообщает блог Королевского химического общества (Великобритания).

Пирамиданы представляют собой молекулярные пирамиды, основания которых состоят из нескольких (в исследовании — четырех) атомов углерода, кремния или германия. В качестве вершины пирамиды авторы выбрали атомы германия, олова и свинца. Ранее были предложены два пути их синтеза путем перестройки внутренних связей в молекуле, отличающихся исходным состоянием. Первая из исходных структур представляет собой тетраэдр, на одном из ребер которого размещен дополнительный атом — будущая вершина, вторая — квадрат с присоединенной к одной из сторон вершиной. 

Пирамидан с кремниевым основанием и вершиной — атомом олова. Изображение: Vladimir Ya. Lee et al. / Organometallics, 2016

Для того, чтобы частицы могли успешно изомеризоваться, атом-вершина должен находиться в активированном состоянии, что усложняет получение исходных веществ. В своей работе авторы выбрали подход, основанный на квадратной структуре с присоединенной вершиной. Однако это соединение крайне нестабильно, его чрезвычайно трудно выделить и «положить на полку», поэтому оно генерировалось *in situ *— прямо в реакционной смеси. 

Возможные исходные структуры, способные реорганизоваться в пирамидан (B, C). Изображение: Vladimir Ya. Lee et al. / Organometallics, 2016

Химики смешивали соль замещенного циклобутадиена — будущего основания пирамиды — с соответствующими дихлоридами германия (GeCl2.diox), олова (SnCl2) и свинца (PbCl2) и перемешивали их полчаса при комнатной температуре без доступа кислорода. В результате образовывались осадки бледно-желтого, светло-желтого и ярко-оранжевого цвета для германия, олова и свинца соответственно — целевые пирамиданы. Кроме углеродных оснований, авторам удалось ввести в реакцию кремниевые и германиевые основания, в частности, синтезировав полностью германиевый пирамидан.

Синтез пирамиданов с углеродным основанием. Изображение: Vladimir Ya. Lee et al. / Organometallics, 2016

Авторы изучили кристаллическую структуру соединений и проанализировали с помощью методов квантовой химии характер связей в соединении. Необычными оказались связи вершина-основание — полученные пирамиданы оказались обладателями двух резонансных форм, в одной из которых все четыре связи ковалентны, а в другой вершина оказывается катионом, привязанным к отрицательно заряженному основанию, причем вклад обеих форм примерно одинаков. 

Ковалентная и ионная форма пирамиданов. Изображение: Vladimir Ya. Lee et al. / Organometallics, 2016

Молекулы-многогранники — одно из экзотических проявлений химии, позволяющих протестировать существующие теории строения вещества. К примеру, необычный факт стабильности пирамиданов при комнатной температуре был предсказан методами квантовой химии. Кроме того, новое соединение может послужить источником незамещенных атомов-вершин в органическом синтезе. 

Ранее были описаны молекулы с подобной геометрией, однако, они представляли собой комплексы d-элементов или же соли циклобутадиена. Углеродный пирамидан на сегодняшний день синтезирован не был, однако его аналог — замещенный тетраэдран (треугольная пирамида) — впервые был получен в 1978 году.

Автор: Владимир Королёв

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2016/khimiki-slozhili-piramidan-iz-germaniya

 
Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта